[논문]마황 추출물의 in vitro 간세포 염증반응 유도

김일낭

doi:10.9721/kjfst.2019.51.1.24

마황 추출물의 in vitro 간세포 염증반응 유도
In vitro hepatocyte inflammation by Ephedra sinica extracts 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.1, 2019년, pp.24 - 28

초록
AI-Helper

본 연구에서는 마황 70% 에탄올 추출물을 HepG2 세포에 $0.001-100{\mu}g/mL$의 농도로 처리하여 세포사멸, 사이토카인 분비, 세포 내 지방 축적 정도를 측정함으로써 마황의 간독성 기전을 in vitro 실험을 통해 살펴보았다. 마황 추출물 처리에 의해 $5-100{\mu}g/mL$의 농도에서 세포 사멸이 관찰되었다(p<0.05). 마황 추출물 처리에 의해 염증성 사이토카인인 IL-8과 M-CSF의 분비가 각각 0.05-100, $0.5-100{\mu}g/mL$의 농도에서 유의적으로 촉진되었으며, 세포 내 지방 축적은 $0.01-100{\mu}g/mL$의 처리 농도에서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 본 실험에서 마황 추출물은 IL-8 및 M-CSF와 같은 염증성 사이토카인의 분비를 촉진시키고, 간세포에 지방을 축적시킴으로써 간세포에 염증을 유발하는 것으로 나타났다. 이러한 형태의 간독성은 세포 사멸과 같은 심각한 독성을 유발하는 농도보다 10-500배 낮은 농도에서 관찰되어 저농도의 마황섭취에 의해 간염과 같은 간독성이 유발될 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the in vitro hepatotoxic mechanism of Ephedra sinica (ma-huang) was investigated by measuring the degree of cell death, secretion of cytokine, and fat accumulation by treating HepG2 cells with 70% ethanolic extracts of ma-huang. Cell death was observed at concentrations of around $5-100{\mu}g/mL$ by treatment with ma-huang extracts (p<0.05). The secretion of interleukin 8 (IL-8) and macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), which are inflammatory cytokines, were significantly promoted at concentrations of around 0.05-100 and $0.5-100{\mu}g/mL$, respectively (p<0.05). In this experiment, it was shown that the extracts of ma-huang stimulate the secretion of inflammatory cytokines, such as IL-8 and M-CSF, and lead to fat accumulation in the hepatocytes, thereby causing inflammation of the hepatocytes. Hepatotoxicity was observed at around 10-500 times lower concentration than the concentration required to cause serious toxicity, such as cell death, suggesting that hepatic toxicity (hepatitis) may be induced at a low dose.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. HepG2 cell viability by ma-huang extract.
그림 Fig. 2. LDH release of HepG2 cells by ma-huang extract.
그림 Fig. 3. IL-8 secretion of HepG2 cells by ma-huang extract.
그림 Fig. 4. M-CSF secretion of HepG2 cells by ma-huang extract.
그림 Fig. 5. Lipid accumulation of HepG2 cells by amiodarone (A) or ma-huang extract (B).
그림 Fig. 6. Confocal imaging of nile red binding in HepG2 cells after exposure to control (A), amiodarone (B) or ma-huang extract (C).

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

다른 인체 연구들에서도 간염 환자의 혈청에서 IL-8와 M-CSF가 고농도로 검출되었다 (Elewa 등, 2010; Zimmermen 등, 2011). 본 연구에서는 인체를 대상으로 한 연구들에서 간염 환자들에게서 유의적으로 증가한 사이토카인인 IL-8과 M-CSF를 in vitro 수준에서 HepG2 세포를 이용하여 측정함으로써 마황 추출물이 간의 염증에 미치는 영향을 측정해보고자 하였다.
이에 본 연구에서는 마황추출물에 의한 세포사멸, 사이토카인 분비, 세포 내 지방 축적 정도를 in vitro 간세포 실험을 이용하여 연구함으로써, 마황의 간독성 기전을 규명하기 위한 자료를 확보하고 나아가 식물성 제제의 안전성을 확립하기 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.

제안 방법

Lactate dehydrogenase (LDH) 분비를 측정하여 마황 추출물이 세포 사멸에 미치는 영향을 알아보았다. HepG2 세포에 마황 추출물을 24시간 동안 반응 시킨 후 In vitro toxicology assay kit/ Lactate dehydrogenase based (Sigma chemical Co.
MTT assay를 통해 마황 추출물에 의한 HepG2 세포 독성을 알아보았다. 55^oC의 항온수조에서 열로 30분간 불활성화시킨 FBS 를 10% 함유한 DMEM을 이용하여 HepG2 세포를 96 well plate 에 분주하고 24시간 배양시켰다.
세포 내 축적된 지방에 nile-red가 결합한 것을 확인하기 위해 8-well chamber slide에 세포를 분주하고 위와 같은 방법으로 실험한 후 공초점 주사 현미경(MRC-1024, confocal laser scanning microscope, Bio-Rad)을 이용하여 형광 이미지를 20배율에서 관찰 하였다.

대상 데이터

HepG2 (human hepatocellular carcinoma) 세포는 ATCC (American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA)에서 분양 받아, 10% FBS (Gibco, Grand Island, NY, USA)를 첨가한DMEM (Gibco, Grand Island, NY, USA) 배지를 이용하여 37^oC, 5% CO₂의 배양기에서 배양하면서 실험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 마황은 경동시장에서 구입하여 동결건조한후 분쇄하여 분말 상태로 만들어 실험에 사용하였다. 마황 분말에 20배(w/v)의 70% 에탄올(Sigma-Aldrich, St.

데이터처리

모든 실험결과는 3회 반복 실시하여 결과를 평균±표준편차로 표시하였다. 각 실험군별 유의성은 SPSS (Statistical Package for the Social Science) 15.0 프로그램을 이용하여 ANOVA로 분석하였으며 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검정하 였다.
모든 실험결과는 3회 반복 실시하여 결과를 평균±표준편차로 표시하였다. 각 실험군별 유의성은 SPSS (Statistical Package for the Social Science) 15.

성능/효과

마황 추출물이 염증성 사이토카인인 IL-8의 분비에 미치는 영향을 측정한 결과(Fig. 3), 마황 추출물 처리에 의해 0.05-100 µg/ mL의 농도에서 간세포의 IL-8분비가 대조군의 116.1-409.9%까지 유의적으로 증가하였다(p<0.05). IL-8은 염증 반응 시에 분비되는 사이토카인으로 알코올성 간염 및 C형 간염 환자 등의 혈청에서 IL-8 분비가 고농도로 검출되어 IL-8이 간염과 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되었다(Zimmerman 등, 2011).
MTT 실험을 통해 마황 추출물이 HepG2 간세포의 생존율에 미치는 영향을 측정한 결과(Fig. 1), 마황 추출물은 5-100 µg/mL 의 처리 농도에서 대조군의 92.3-74.7% 수준으로 세포 생존율을 감소시키며 세포독성을 나타냈다(p<0.05).
간세포에 유의적으로 IL-8과 M-CSF를 분비시킨 마황 추출물의 농도 및 지방 축적을 유발시킨 마황 추출물의 농도는 간세포의 사멸을 유도한 농도보다 10-500배 낮은 농도였다. 이는 마황 추출물이 세포 사멸이라는 심각한 독성을 유발하지 않는 농도라 하더라도 사이토카인 분비나 지방 축적을 통해 염증반응을 일으킴으로써 간세포에 손상을 초래할 수 있음을 보여준다.
이러한 활성산소종이나 알데히드 부산물은 사이토카인의 생성을 증가시키고 염증반응을 초래함으로써 간세포 손상을 유발하게 된다고 알려져 있다(Browning와 Horton, 2004; Esterbauer 등, 1991). 따라서 마황 추출물에 의한 간세포의 지방 축적은 염증 반응으로 이어져 간손상을 유발할 수 있는 가능성을 보여준다.
마황의 이러한 세포 독성이 세포 사멸과 관련 있는지 확인하기 위해 LDH 분비 정도를 측정한 결과(Fig. 2), 마황 추출물은 5-100 µg/mL의 농도에서 대조군의 124.1-247.0% 수준으로 LDH를 분비하여 마황에 의한 세포 사멸 효과를 확인할 수 있었다
05). 마황추출물은 185.8-439.2% 수준으로 지방을 축적시킨 양성 대조군인 amiodarone 보다는 낮은 정도로 지방을 축적하였으며, 추출물의 농도가 증가함에 따라 지방 축적이 크게 증가하기 보다는 낮은 수준이지만 넓은 범위의 농도에서 유의적으로 지방 축적이 관찰되어 심한 간손상 보다는 약한 염증을 유발할 가능성을 보여준다. 형광 이미지에서도 amiodarone 및 마황 추출물에 의한 지방 축적을 확인할 수 있다(Fig.
본 연구결과에서 마황 추출물은 간세포에서 IL-8이나 M-CSF와 같은 염증 관련 사이토카인을 분비하고, 간세포에 지방을 축적시킴으로써 염증반응을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 식물성 제재는 추출방법이 다양하여 그 방법에 따라 유해 성분의 함량이 고농도로 함유될 수 있다.

후속연구

식물성 제재는 추출방법이 다양하여 그 방법에 따라 유해 성분의 함량이 고농도로 함유될 수 있다. 또한 저농도로 섭취하더라도 장기간 섭취할 가능성이 많아 노출량이 증가할 수 있고 섭취대상자의 감수성에 따라 간손상 가능성은 달라질 수 있으므로 마황 추출물을 체중 감량 등의 목적으로 사용하는 식물성 제재로 사용하기 위해서는 독성 및 기전에 대한 실험이 추가적으로 수행되고 안전성에 대한 총체적인 평가가 수반되어야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	마황은 어떤 성분들을 함유하고 있는가?	Ephedrine, pseudoephedrine, norephedrine, norpseudoephedrine, N-methylephedrine, N-methylpseudoephedrine 등의 ephedrine-type alkaloid 성분을 함유하고 있는 마황(ma-huang, Ephedra sinica)은 전통적으로 천식, 비충혈, 발열 등의 치료를 위해 사용되어 왔으며, 특히 최근에는 체중 감소를 위한 목적으로 많이 섭취되고 있다(Lee 등, 2000). 그러나 마황의 섭취 빈도가 증가하면서 간염과 같은 간독성 사례가 지속적으로 보고되고 있다(Bajaj 등, 2003; Estes 등, 2003; Nadir 등, 1996; Skoulidis 등, 2005; Zhu 등, 2015).
	간독성을 유발하는 식물은?	그러나 이러한 식물성 제제 섭취로 인한 부작용이 지속적으로 보고되고 있으며(Shaw, 2010), 특히 간손상은 식물성 제제 섭취로 인해 발생 하는 가장 빈번한 부작용 중 하나이며 식물성 제재의 판매가 금지되는 가장 주요한 원인으로 알려져 있다(Björnsson, 2006; Estes 등, 2003; Stickel 등, 2005). 간독성을 유발하는 것으로 보고된 식물은 germander, comfrey, kava, chaparral, ma-huang 등이 있다.
	본 연구에서는 마황추출물을 통한 간손상을 확인하기 위해 어떤 실험들을 진행했는가?	이에 본 연구에서는 마황추출물에 의한 세포사멸, 사이토카인 분비, 세포 내 지방 축적 정도를 in vitro 간세포 실험을 이용하여 연구함으로써, 마황의 간독성 기전을 규명하기 위한 자료를 확보하고 나아가 식물성 제제의 안전성을 확립하기 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증